Archiv der Kategorie: Wissenschaft

In der Wissenschaft wird fleißig gearbeitet und geforscht, jedoch braucht es ab und an auch einen klugen Gedanken. Denn wenn alle Berechnungen versagen ist dies nicht Zufall, sondern Unwissen.

Bernd Sternal

Autoreifen aus russischer Pusteblume

Ein moderner Autoreifen besteht heute aus vielen verschiedenen Materialien, entscheidender Hauptbestandteil ist jedoch seit Anbeginn der Reifenherstellung Naturkautschuk.
Der Naturkautschuk wird heute sowohl in Südostasien wie in Mittel- und Südamerika hauptsächlich aus dem ursprünglich nur im Amazonasbecken vorkommenden Kautschukbaum (Hevea brasiliensis) gewonnen.
Damit ist eine enorme Importabhängigkeit verbunden, die bereits im Zweiten Weltkrieg zu Problemen führte. Bereits seit den 1930 Jahren gab es daher in der Sowjetunion, und später in Hitler-Deutschland, Versuche und Bestrebungen diesen Kautschuk aus einheimischen Pflanzen zu gewinnen. Im Fokus stand dabei die Pusteblume – gewöhnlicher Löwenzahn -, jedoch mangelte es damals an genügend geeigneten Pflanzen sowie an der Extraktionstechnik.
Jetzt hat der Reifenhersteller Continental einen neuen Anlauf genommen und dazu Spezialisten mit ins Boot genommen: die Westfälische Wilhelms-Universität Münster, das Frauenhofer-Institut für Molekularbiologie sowie das Julius-Kühn-Institut Quedlinburg (Bundesforschungs-Institut für Kulturpflanzen).
Was aber ist Naturkautschuk eigentlich, der für Reifen bis heute unersetzlich ist?
Es ist eine kolloide Dispersion in einer wässrigen Lösung (Serum). Hauptbestandteil des Kolloids ist ein Polymer aus Isopren-Einheiten, das cis-1,4-Polyisopren; andere Stoffe sind Proteine und Harze, die die Kolloide stabilisieren. Viele andere Pflanzenarten liefern ebenfalls cis-1,4-Polyisopren von unterschiedlicher Qualität, werden jedoch wenig oder nicht genutzt. Es fehlt bei diesen potentiellen Lieferanten einfach die Menge an Pflanzen und/oder die entsprechenden Gewinnungstechnologien.
Nach jahrelanger Arbeit gibt es nun eine erste Alternative: Der Russische Löwenzahn (Taraxacum kok-saghyz) ist eine Pflanzenart aus der Gattung Löwenzahn (Taraxacum) in der Familie der Korbblütler (Asteraceae). Sie ist ursprünglich in Kasachstan und im westlichen Xinjiang beheimatet. Der Kautschuk ist beim Löwenzahn – der Pusteblume – in der Wurzel enthalten – wir alle kennen diesen weißen klebrigen Saft. Der russische Löwenzahn ist gegenüber dem einheimischen kleiner und hat einen viel hören Kautschukgehalt. Seine Wurzel besteht zu 15 Prozent aus Kautschuk.
Der Leiter dies Forschungsteam, Professor Dirk Prüfer, von der Universität Münster berichtet, das schon bei den ersten Experimenten klar war, dass der Kautschuk des Löwenzahns genau so gut ist, wie der vom Kautschukbaum. Inzwischen ist der Löwenzahn vom Quedlinburger Züchterinstitut so optimiert worden, dass der Kautschuk-Gehalt stabil ist.
Bei der Standortwahl für das Versuchslabor kam der Zufall zu Hilfe. Professor Prüfer stellte diese Idee 2013 auf Biotechnologie-Tagen in Anklam vor und stieß in der Stadt auf großes Interesse. Es gab ausreichend geeignete Böden in der Umgebung und auch Landwirte, die bereit waren dieses „Unkraut“ auch anzubauen. Zudem kannte man sich aus, mit der Verarbeitung von Wurzeln, denn in Anklam produziert die einzige Zuckerfabrik in Mecklenburg-Vorpommern.
Technologien wurden entwickelt, Extraktionsverfahren, der russische Löwenzahn wurde züchterisch behandelt und versuchsweise angebaut. 2017 bauten Landwirte von vier Unternehmen rund um das nahe gelegene Ducherow erstmals im landwirtschaftlichen Kontext Löwenzahn auf etwa 30 Hektar an. Vor kurzem wurde nun die Ernte eingefahren. Das Blattgrün blieb dabei auf dem Acker, die Wurzeln wurden nach Anklam gebracht. Über eine Auswilderung dieses Löwenzahns muss man sich nach Aussagen von Prof. Prüfer nicht sorgen, dies sei züchterisch gelöste worden. Jedoch bestehe das Ziel größere Wurzeln zu bekommen und einen Ertrag von einer Tonne Kautschuk pro Hektar Anbaufläche zu erzielen; das würde dem Ertrag von Kautschuk-Plantagen entsprechen.
Jetzt wurde in Anklam von Continental ein Forschungs- und Versuchslabor eröffnet. Dort werden die Löwenzahn-Wurzeln in Mahlwerken mir Wasser zerquetscht, wobei der Kautschuk herausgewaschen wird. Dazu seien keine giftigen Lösungsmittel notwendig, wie versichert wird. Die Rückstände sollen dann zukünftig in Biogasanlagen verarbeitet werden.
Eine tolle Idee, die sich hoffentlich wirtschaftlich umsetzen lässt: Es wäre unserer Landwirtschaft zu wünschen und auch ökologisch wäre es ein Schritt nach vorn.

Liquid Biopsy – eine revolutionäre Technologie zur Krebsfrüherkennung

Die Idee sowie auch die erste Umsetzung der Liquid Biopsy stammt von dem chinesischen Labormediziner Dennis Lo. Unter dieser Methode versteht man die Entnahme und Untersuchung von flüssigem Gewebe (Blut) aus einem lebenden Organismus.
Lo forscht an der Universität von Hongkong und ihm gelang nach langer, intensiver Forschung 1997 der Nachweis, das im Blut schwangerer Frauen DNA-Bruchstücke des ungeborenen Kindes zirkulieren. Durch diese Entdeckung konnte ein Bluttest entwickelt werden, der werdenden Müttern schon in der frühen Phase einer Schwangerschaft informiert, ob ihr Fötus an Trisomie 13 ((Pätau-Syndrom), Trisomie 18 (Edwards-Syndrom) oder 21 Trisomie ((Down-Syndrom) leidet.
Nun bestehen zudem berechtigte Hoffnungen, dass die Liquid Biopsy auch bei der Krebsfrüherkennung bzw. Krebsvorsorge erfolgreich eingesetzt werden könnte.
Krebs kann jeden treffen – zu jedem Zeitpunkt und in jedem Alter. Wann immer sich eine von den unzähligen Milliarden Körperzellen teilt, kann ein Kopierfehler im Erbgut zu Wildwuchs führen. Leider gleicht immer noch fast jede zweite Krebsdiagnose einem Todesurteil, auch wenn die Therapiemöglichkeiten in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht haben. Die Gründe dafür liegen auch darin begründet, dass die Tumore oftmals einfach zu spät erkannt werden.
Da wäre es doch ein Segen, wenn durch einen einfachen Bluttest Krebs früh erkannt und dann auch geheilt werden könnte. Nach Dennis Los Erfolg bei den Schwangerschaftstest kam diese Idee auf, galt jedoch zunächst als kühne Vision. In den letzten Jahren jedoch zeichnen sich erstaunlich schnell erste Erfolge ab.
Bei vielen Tumoren lösen sich ständig tote Zellen ab und Bruchstücke davon zirkulieren im menschlichen Blutkreislauf. Das mutierte Erbgut unterscheidet sich von dem, gesunder Zellen und könnte theoretisch bei einem Bluttest separiert und ermittelt werden: theoretisch.
Das Konzept ist brillant, doch seine Umsetzung stellt extrem hohe Hürden. Es müssen einige wenige mutierte Genbruchstücke zwischen unendlich vielen gesunden aufgespürt werden; dazu ist eine riesige Datenanalyse notwendig. Zudem hat jede Krebsart ihre eigenen, verschiedenen, mutierten Gensequenzen, die jedoch auch erkannt und zugeordnet werden müssen. Denn Fehlalarm oder eine falsche Zuordnung zu einem Tumor würden mitunter mehr Schaden als Nutzen verursachen.
Das angesehene Forscherteam um Nickolas Papadopoulos vom US-amerikanischen Johns Hopkins Kimmel Cancer Center hat nun ein entsprechendes Projekt vorgelegt. Der von diesem Team entwickelte Test CancerSEEK sucht nach den acht häufigsten Krebstypen. Der Test muss zuverlässig, aber auch bezahlbar sein. Er soll nach den acht häufigsten Krebstypen suchen. In den USA soll er im Rahmen einer fünfjährigen Studie bei 50 000 Frauen im Rentenalter zum Einsatz kommen. CancerSEEK sucht in diesem Test nach 16 Krebsmutationen und acht Eiweißstoffen, die im Zusammenhang mit Tumoren auftreten. Die bisherigen Testergebnisse bei Personen, bei denen bereits Krebs diagnostiziert wurde, macht Hoffnung: Bei 70 Prozent dieser Personen konnte auch der Bluttest anschlagen.
Es ist ein äußerst komplexer Rest, der da in Zukunft entwickelt werden muss. Jede Krebsart hat ihren eigenen genetischen Fingerabdruck und alle unter einem Test zu vereinen scheint derzeit noch in weiter Ferne. Zudem kommen weitere Leiden hinzu, die das Blutbild stark beeinflussen könnten, wie z.B. entzündliche Erkrankungen.
Eine Mammutaufgabe also, die zwar machbar erscheint, jedoch viel Zeit und noch mehr Geld kostet. Das Forschungsteam konnte jedoch mit einem 2016 gegründeten Joint Venture bisher über eine Milliarde Dollar einsammeln, die unter anderem von Bill Gates, Amazon-Chef Jeff Bezos sowie führenden Pharmaunternehmen stammen. Auf diesem ambitionierten Weg der Krebsforschung werden derzeit Blutproben von 120 000 Frauen gesammelt, um einen Test für die Früherkennung von Brustkrebs zu entwickeln. Es ist also nicht nur Hoffnung als Steif am Horizont, sondern es kann wohl von einer Medizin-Technologie gesprochen werden, die in Zukunft einmal die Krebsfrüherkennung revolutionieren könnte. Die Hoffnung stirbt zuletzt und in diesem Fall hoffentlich nie.

Oumuamua – Asteroid oder Alien-Raumschiff?

Es war am 19. Oktober 2017, als Astronomen auf Hawaii mit ihrem Teleskop Pan-Starrs-1 ein zigarrenförmiges Objekt entdeckten, das sich auf einer scheinbar ungewöhnlichen Bahn durch unser Sonnensystem bewegte.
Das Himmelsobjekt wurde 1I/2017 U1 „Oumuamua“ genannt (hawaiianisch für Botschafter) und schien interstellaren Ursprungs zu sein (aus den Tiefen des Weltalls, außerhalb unseres Sonnensystems kommend).
Oumuamua tangierte am 5. August 2017 die Umlaufbahn des Mars, am 15. August erstmals die der Erde, Ende August trat das Objekt – nach dem Überschreiten der Umlaufbahn des Merkur – direkt in den interplanetaren Raum der Sonne ein. Am 9. September verließ Oumuamua diesen Raum wieder, überquerte am 7. Oktober erneut die Erdumlaufbahn um am 28. Oktober über die Umlaufbahn des Mars unser Sonnensystem wieder zu verlassen.
Die Wissenschaft stand vor einem Rätsel. Was war dieser Himmelskörper der gut fotografiert etwa 400 m lang und Zigarrenförmig erscheint: ein Komet, ein Asteroid oder gar ein „Alien-Raumschiff“? Man war sich nicht einig.
Schnell kamen erste Hypothesen auf: Danach könnte der Himmelskörper aus einem Doppelsternensystem ausgeschleudert worden sein „oder aber der nahe Kontakt mit einem großen Exoplaneten katapultierte ihn aus seinem Heimatsystem heraus.“
Zum Zeitpunkt der Erstsichtung war das Objekt etwa 33 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Was war das? Die Forscher konnten keinen für einen Kometen typischen Schweif ausmachen. Jedoch war der mysteriöse Himmelskörper auch sehr klein und weit entfernt. Es folgten Berechnungen und Hypothesen, die alle nicht weiterbrachten.
Aus der Reflexion der Oberfläche wurde abgeleitet, das Oumuamua eine Oberfläche aus rötlichem, organischem Material oder aus Eisen besitzt. Zudem: Für einen Kometen war er sehr klein und hätte in Sonnennähe wohl auch verglühen müssen. Auch seine Bahn war sehr ungewöhnlich; jetzt verlässt er unser Sonnensystem auf einer ungebundenen Bahn.
Es konnte beobachtet werden, dass dieser Himmelskörper sich um sich selbst dreht. Zudem fand man keine Erklärung für seine seltsame Bahn, die nicht durch die Schwerkraft erklärt werden kann.
Schnell wurden besonders im Internet über extraterrestrische Herkunft fabuliert. Jedoch Signale künstlicher Herkunft konnten nicht empfangen werden.
Zahlreiche Wissenschaftler und auch Pseudowissenschaftler aus aller Welt kreierten in der Folge ihre Hypothesen. So konnte und kann man sich die merkwürdig hohe Geschwindigkeit und Beschleunigung des Himmelskörpers nicht erklären.
Astrophysik ist eine Wissenschaft, der nur wenige Normalbürger folgen können, weshalb ich hier auch nicht ausführlich auf entsprechende Theorien eingehen möchte.
Dennoch, Oumuamua wird als erstes beobachtetes interstellares Objekt angesehen. Ich verstehe zwar den Ehrgeiz der Wissenschaft, dessen Herkunft zu ermitteln, doch diese Versuche sind nur Hypothesen und die bringen uns nicht wirklich weiter. Leider lebt jedoch die moderne Wissenschaft davon, sich bestmöglich zu verkaufen.
Oumuamua ist auf und davon – in den Weiten des Universums -, wir werden ihn wohl nie wiedersehen und somit seine Herkunft wohl auch nicht aufklären können.
Dennoch gibt es zu ihm neue, spektakuläre Nachrichten aus einem der angesehensten Forschungseinrichtungen der Welt: In der ersten Novemberwoche 2018 sorgt eine Veröffentlichung von Harvard-Astronomen für viel Aufregung.
Die renommierten Astrophysiker Abraham Loeb und Shmuel Baily von der Harvard University in den USA haben ein Jahr lang alle verfügbaren Daten zu Oumuamua geprüft und untersucht und sind zu einer gewagten und spektakulären These gekommen. Die ungewöhnliche Form und Größe des Objektes, seine unerwartete Geschwindigkeit sowie vor allem das erstaunlich niedrige Verhältnis von der Masse zur Oberfläche des Himmelsobjektes, lassen sich laut Meinung der Forscher nur erklären, wenn Oumuamua ein Sonnensegel ist. Nach Auffassung der Harvard Forscher, die nicht bestreiten, dass auch eine natürliche Entstehung des Objektes denkbar wäre, handelt es sich bei dem Objekt nicht um einen Kometen oder Asteroiden, sondern um ein Objekt „künstlichen Ursprungs“. Damit vermuten die Forscher, dass eine außerirdische Intelligenz dieses „Lichtsegel“ in All geschossen haben.
Die Forscher gehen sogar soweit, dass sie vermuten Oumuamua könnte ein außerirdischer Spion sein. Jedoch konnten keinerlei Radiowellen gemessen werden, die darauf schließen lassen, dass Informationen versendet oder empfangen wurden. Was jedoch bei dem hohen technologischen Entwicklungsstand einer solchen außerirdischen Lebensform nicht unbedingt verwunderlich wäre.
Leider sind jedoch die verfügbaren Daten zu Oumuamua bisher zu wenig aussagekräftig, um daraus fundierte Erkenntnisse gewinnen zu können. Daher gibt es auch gleich heftige Kritik an der Harvard-Veröffentlichung. Jedoch bietet sie auch eine breite Plattform für weitere Forschungen und insbesondere aber auch für ideologielose Diskussionen über mögliche außerirdische Lebensformen.
Oder ist das alles nur ein PR- und Geldbeschaffungs-Gag. Die beiden Wissenschaftler und ihre Team sind am Breakthrough-Project »Starshot« (deutsch Durchbruch Sternenschuss) beteiligt. Dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhaben ist Bestandteil der Breakthrough Initiatives und verfolgt als Projektziel die Konzepterstellung einer unbemannten interstellaren Raumfahrtmission. Finanziert wird es zunächst mit 100 Millionen Dollar des russischstämmigen, amerikanischen Internetmilliardärs Juri Milner.
Sollte die Harvard-Veröffentlich wirklich nur ein PR-Projekt von Baily und Loeb sein, was ich nicht einzuschätzen vermag, so haben sie damit der Wissenschaft jedoch einen Bärendienst erwiesen der zudem die Glaubwürdigkeit wissenschaftlicher Veröffentlichungen weiter diskreditieren würde.